[发明专利]一种高模量的环保型玻璃纤维及其加工工艺

说明书

本发明公开了一种高模量的环保型玻璃纤维及其加工工艺，属于无机非金属材料领域。本发明先用硅烷偶联剂和牛血清白蛋白对玻璃纤维进行处理，制得高表面活性的玻璃纤维，再用卤代烃多木质素磺酸钠进行改性，并加入正十二胺溶液改性的胺基化四钛酸钾，制得可吸附于高表面活性玻璃纤维表面的处理剂，将处理剂与高表面活性的玻璃纤维混合处理后，过滤，干燥，制得坯料，将坯料最后于一定温度下高温碳化，制得高模量的环保型玻璃纤维。本发明制备的高模量的环保型玻璃纤维具有较高的拉伸模量且耐碱性优异。

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维，属于无机非金属材料领域，具体是一种高模量的环保型玻璃纤维及其加工工艺。

背景技术

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，它具有高比强度、高比模量、电绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好等诸多优点，是目前树脂基复合材料中应用最广泛的增强基材，使用 比例超过了90%。

随着玻璃纤维复合材料应用领域的不断扩展，工业上对玻璃纤维的性能要求也在不断提高，特别是在风电、航空航天、船舶、军工、汽车等领域，这些领域对材料的耐疲劳性、稳定性、强度等都有着更严格的要求，因而对作为增强基材的玻璃纤维而言，追求更优异的机械性能、尤其是更高的拉伸模量或更高的比模量也就成为迫切的任务。

普通E玻璃纤维的拉伸模量约为72GPa，高强S玻璃纤维的拉伸模量可达83-88GPa。为了获得更高模量的玻璃纤维，曾开发过YM-31A、970S等高模量玻璃纤维，其拉伸模量高达107GPa，但由于这类玻璃熔化温度高导致生产成本高，而且液相温度和拉丝成型温度接近易析晶导致成型困难，使得高模量玻璃纤维一直无法实现工业化推广。

虽然使高模量玻璃纤维达到大规模生产化面临很多难题，但鉴于高模量玻璃纤维的巨大应用价值，仍在对高模量玻璃纤维进行研究和开发。

目前，针对高模量玻璃纤维的生产，主要对玻璃纤维的组成成分进行改变，再结合不同的拉丝温度，制得高模量玻璃纤维，但众所周知，玻璃纤维拉伸模量在现有基础上若提高1GPa，其加工成本会由于效率降低或对加工装置的要求提高而增加至20％以上，由于成本的提高，必然会对环境产生更大的破坏。因此，若能实现拉伸模量超过88.3GPa甚至达到90GPa以上，同时降低玻璃纤维生产成本或维持原成本是玻璃纤维生产领域的技术瓶颈，目前仍面临很多技术难题。

发明内容

针对现有技术中生产高模量纤维需要较高温度而导致成本提高，环境破坏，同时高模量玻璃纤维成型困难，且耐碱性不佳的问题，本发明的提供一种高模量的环保型玻璃纤维及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高模量的环保型玻璃纤维，其特征在于，所述高模量的环保型玻璃纤维主要包括以下重量份数的原料组分：30~50份改性玻璃纤维，玻璃纤维在经过改性后，玻璃纤维表面覆盖碳质材料可在一定程度上提高玻璃纤维分子间的结合力，从而提高产品的的模量。

一种高模量的环保型玻璃纤维，其特征在于，所述高模量的环保型玻璃纤维还包括以下重量份数的原料组分：15~25份添加剂，添加剂的加入可在玻璃纤维表面形成保护层，并且配合改性玻璃纤维表面的碳质材料可使产品的模量显著提高。

作为优化，改性玻璃纤维含有玻璃纤维和改性剂，所述改性剂为硅烷偶联剂与牛血清白蛋白的混合物，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，以重量份数计，所述玻璃纤维为40~50份，改性剂为5~8份；硅烷偶联剂和牛血清白蛋白的加入可使玻璃纤维表面带有正电荷，提高玻璃纤维的反应活性。